[논문]사용자 맞춤형 제조공정 정보관리 시스템 구축 방안

김태훈; 문창배; 김병만; 이현아; 김현수

doi:10.9723/jksiis.2012.17.2.045

사용자 맞춤형 제조공정 정보관리 시스템 구축 방안
Construction of Information Management System for User Customized Manufacturing Process 원문보기

한국산업정보학회논문지 = Journal of the Korea Industrial Information Systems Research, v.17 no.2, 2012년, pp.45 - 55

김태훈 ((주) 노바소프트) , 문창배 (금오공과대학교 컴퓨터소프트웨어공학과) , 김병만 (금오공과대학교 컴퓨터소프트웨어공학과) , 이현아 (금오공과대학교 컴퓨터소프트웨어공학과) , 김현수 (금오공과대학교 컴퓨터소프트웨어공학과)

초록
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본 논문에서는 제조공정의 공정정보관리시스템을 구축하는데 있어서 기존 솔루션을 도입하여 수정하는 방법이 아니라 자체적으로 시스템을 설계하고 개발하는 방법을 제안하고 그 구축 효과를 살펴본다. 기존 시스템의 문제점을 해결하기 위한 데이터베이스 구축 방법을 소개하고, 사용자의 특성에 맞는 맞춤형 정보를 제공할 수 있는 방법으로 공정의 기준정보를 세분화하고, 세분화한 기준정보를 각 단계별로 연관성을 가지도록 코드화한다. 코드화된 기준정보를 이용하여 활용도가 가장 높은 리포트 기능을 사용자 편의에 초점을 맞추어 제공하는 방법을 제안한다. 마지막으로는 구현을 통하여 제안 시스템의 유용한 예를 몇 가지 제시한다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper suggests a way to construct an information management system for manufacturing process not by modifying existing solutions but by designing and developing its own solution, then examines its effects. To solve problems of existing systems, objects to be managed are organized and coded hierarchically so that a management system becomes more flexible and efficient in handling user's various needs and changes of equipments. We also provide user-customized reporting function where reporting forms are dynamically constructed depending on user's need. To validate our approach, we implement a real system and illustrate some useful examples.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 공정 기준정보의 세분화 및 코드화, 리포트 기능의 개인화를 통해 기존 시스템의 단점을 해결하였다. 공정기준 정보의 세분화 및 코드화는 설비 등의 변경에 쉽게 대응할 수 있게 하고, 리포트 기능의 개인화를 제공하기 위한 기반이 된다.
기존 제조공정정보관리시스템에서는 사용자의 요구사항이 신규로 발생하거나 변경될 경우 이를 반영하기 위해 신규 기능을 추가하거나 기존 기능을 수정해야 하며, 이는 추가 비용을 발생시키는 단점으로 작용한다. 본 논문에서는 이러한 단점을 극복하기 위해 사용자가 직접 자신의 요구 사항을 반영할 수 있는 시스템 구축 방법을 제안하였다.
본 논문에서는 제조공정의 공정정보관리시스템을 설계하고 개발하는 방법에 대하여 태양광모듈 제조공정 및 포토마스크 제조공정을 중심으로 구축 방법을 제안하고, 그 구축 효과를 살펴본다. 또한 기존 시스템의 문제점을 해결하기 위한 데이터베이스 구축 방법과 다양한 사용자와 업무적 특성을 반영할 수 있는 맞춤형 정보 서비스 방법을 제안한다.

제안 방법

, 3) 시스템에서 활용도가 가장 높은 리포트 기능을 코드화된 정보를 이용하여 사용자의 편의에 초점을 맞추어 제공하는 방법을 제안한다.
기존 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 사용자별 맞춤형 리포트를 제공한다. 사용자별 맞춤형 리포트는 개발자 또는 관리자가 일차적으로 조회 가능한 데이터들을 설정하면 설정한 항목을 사용자에게 제공한다.
시스템의 성능을 비교하기 위해 기존 타 공정정보관리시스템과 본 논문의 제시한 공정관리 시스템에 대해서 기능적 비교와 데이터베이스 연산 비용 비교를 수행하였다. 데이터베이스 연산 비용의 경우 사용자에게 제공하는 필드의 수와 데이터 수를 동일하게 설정한 후 MS SQL Server Management Studio에서 쿼리를 전송하여 쿼리가 처리되는 응답시간을 계산하였다.
첫 번째 방법은 <그림 2>의 [CASE A]와 같이 사용자 A가 요구한 온도와 생산시간 데이터 및 사용자 B가 요구한 습도와 생산시간 데이터를 모두 포함하는 하나의 리포트 화면으로 제공하는 방법이다. 두 번째 방법은 [CASE B]와 같이 사용자 A가 요구하는 온도와 생산시간 데이터를 보여주는 리포트 화면과 사용자 B가 요구하는 습도와 생산시간 데이터를 보여주는 리포트 화면을 따로 구성하여 두 개의 리포트 화면으로 구성하는 방법이다.
본 논문에서는 제조공정의 공정정보관리시스템을 설계하고 개발하는 방법에 대하여 태양광모듈 제조공정 및 포토마스크 제조공정을 중심으로 구축 방법을 제안하고, 그 구축 효과를 살펴본다. 또한 기존 시스템의 문제점을 해결하기 위한 데이터베이스 구축 방법과 다양한 사용자와 업무적 특성을 반영할 수 있는 맞춤형 정보 서비스 방법을 제안한다.
본 논문에서 제시한 방법은 공정 기준정보의 세분화-코드화를 통해 사용자 맞춤형 리포트 기능을 지원한다. 기존 시스템은 분석된 요구사항에 맞춰서 시스템을 설계하거나 수정이 어려운 솔루션을 도입하여, 현장의 다양한 요구사항에 대응하기 어렵다.
PLC는 마이크로프로세서와 반도체 발달에 힘입어 연산속도와 처리능력이 향상되면서 일반화되었으며, PLC의 소형화, 고기능화, 저가격화로 급속히 보급되었으며 소규모 공작기계에서부터 대규모 시스템 설비에 이르기까지 응용 범위가 확대되고 있다[7]. 본 논문에서는 PLC의 address와 공정 정보들을 1:1로 매핑 시켜 사용자에게 정보를 제공한다.
이러한 구조는 상하위 항목의 연관성이 자주 변동되는 경우에는 유용하지만, 제조공정과 같이 변동이 거의 발생하지 않는 경우에서는 처리 효율을 감소시킨다. 본 논문에서는 상위 항목의 코드만으로도 상위 항목에 종속된 모든 하위 항목들을 검색할 수 있도록 상위 항목과 하위 항목의 코드들이 서로 연관성을 가지도록 코드화한다.
공정 기준정보 세분화에서는 라인, 장비, 공정 등의 시스템의 기본이 되는 공정의 기준정보를 상세하게 세분화하고 각 단계별, 항목별로 코드를 부여하여 관리하는 것으로, 이는 효율적인 생산공정관리시스템 개발에서 가장 중요시되는 부분이다. 본 논문에서는 제조 공장의 공정에서 나눌 수 있는 라인, 공정, 설비나 장비, 그리고 각 장비 내의 각각의 부품이나 인자들도 모두 구분하여 6단계로 세분화 한다. 각 단계는 다음과 같으며, 태양광모듈 조립라인의 생산 공정에 세분화 6단계를 적용한 예를 <표 1>에서 보인다.
제안된 방식에 기반한 실제 시스템을 구현하였다. 인자 기준정보 관리화면은 <그림 15> (a)와 같다.

대상 데이터

일반적인 제조공정정보관리시스템은 <그림 1>과 같다. 공정정보관리시스템에는 공정데이터의 수집이 선행하고 본 논문의 시스템은 PLC에 의한 데이터 수집을 대상으로 한다. PLC는 마이크로프로세서와 반도체 발달에 힘입어 연산속도와 처리능력이 향상되면서 일반화되었으며, PLC의 소형화, 고기능화, 저가격화로 급속히 보급되었으며 소규모 공작기계에서부터 대규모 시스템 설비에 이르기까지 응용 범위가 확대되고 있다[7].

데이터처리

본 논문에서 제안한 시스템과 기존 시스템의 데이터베이스 성능을 분석하기 위해 에서 사용한 컬럼 리스트를 사용하여 데이터베이스 연산 비용을 계산하였다.
본 시스템의 방식을 사용하는 경우 데이터베이스에 대한 잦은 접근으로 시스템 부하가 커진다. 시스템의 성능을 비교하기 위해 기존 타 공정정보관리시스템과 본 논문의 제시한 공정관리 시스템에 대해서 기능적 비교와 데이터베이스 연산 비용 비교를 수행하였다. 데이터베이스 연산 비용의 경우 사용자에게 제공하는 필드의 수와 데이터 수를 동일하게 설정한 후 MS SQL Server Management Studio에서 쿼리를 전송하여 쿼리가 처리되는 응답시간을 계산하였다.

성능/효과

데이터베이스 연산 비용을 계산한 결과, 기존 시스템이 본 논문의 시스템보다 더 좋은 성능을 보였다. 이러한 문제는 제조 공정 관리 시스템의 유지보수에 사용되는 고비용과 정보 제공의 적시성에 비해 상대적으로 작은 문제이고, 고사양의 하드웨어와 데이터베이스의 최적화로 쉽게 극복할 수 있기 때문에 본 논문의 시스템이 기존 시스템에 비해 공정 현장에서의 유용성이 높을 것으로 기대한다.
본 논문에서 제안한 시스템과 기존 시스템의 데이터베이스 성능을 분석하기 위해 <그림 17>에서 사용한 컬럼 리스트를 사용하여 데이터베이스 연산 비용을 계산하였다. <그림 18>에서 볼 수 있듯이 데이터베이스 연산 비용은 기존 시스템이 본 논문의 연산 비용보다 평균 5.9배 좋은 성능을 보인다. 하지만 기존 시스템의 경우 <그림 16>과 같이 항목수가 늘어날 경우 본 논문에서 발생하는 연산 비용에 근접한 비용을 발생시킨다.
요구사항 A와 B는 서로 유사한 데이터를 제공하는 리포트 화면이지만 사용자의 요구로 요구사항 A와 B에 대해서 각각 리포트 화면을 신규개발 해야 한다. 하지만 본 논문에서 제안하는 시스템의 경우 신규 개발의 필요가 없고, 사용자의 간단한 조작으로 사용자가 원하는 데이터를 조회할 수 있다.

후속연구

하지만 기존 시스템의 경우 <그림 16>과 같이 항목수가 늘어날 경우 본 논문에서 발생하는 연산 비용에 근접한 비용을 발생시킨다. 또한 고사양의 하드웨어와 데이터베이스 최적화로 연산 비용의 차이를 극복할 수 있을 것으로 기대된다.
데이터베이스 연산 비용을 계산한 결과, 기존 시스템이 본 논문의 시스템보다 더 좋은 성능을 보였다. 이러한 문제는 제조 공정 관리 시스템의 유지보수에 사용되는 고비용과 정보 제공의 적시성에 비해 상대적으로 작은 문제이고, 고사양의 하드웨어와 데이터베이스의 최적화로 쉽게 극복할 수 있기 때문에 본 논문의 시스템이 기존 시스템에 비해 공정 현장에서의 유용성이 높을 것으로 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	최근 자동화 시스템은 어떤 환경을 제공하는가?	제조공장의 대다수 장비들은 기존의 수동 설비에서 자동화 시스템이 접목된 설비로 전환되는 추세에 있다. 최근 자동화 시스템은 네트워크 기능을 포함하여 예전의 설비 환경에 비하여 공정정보시스템 구축이 용이한 환경을 제공한다. 그러나 기존의 공정정보시스템들은 무차별적인 데이터를 제공하기 때문에 사용자가 데이터를 재정리하는 과정이 필요하여, 시스템 재구축이나 확장에 따른 추가적인 비용이 수반된다.
	기존의 제조공정관리시스템의 3가지 문제점은 무엇인가?	기존의 제조공정관리시스템에는 세 가지 문제점들이 있다. 첫 번째는 비효율적인 데이터 축적이다. 기본 사용자 요구사항인 실시간 공정 데이터 수집과 데이터 제공을 반영하여 시스템 구축이 완료된 후에 새로운 요구사항이 발생하면 데이터 축척방식을 변경해야 하기 때문에 효율적인 데이터 축적이 불가능해진다. 두 번째는 데이터의 이원화 문제이다. 이는 전체 공정이 자동화 라인인 인라인 방식에서는 발생하지 않지만, 수동 라인의 사용자 입력 데이터와 자동화 라인의 자동 수집 데이터를 독립적으로 관리하여 수동 라인과 자동화 라인을 병행하는 공정에서 발생하는 문제이다. 마지막 세 번째 문제점은 각기 다른 사용자와 업무적 특성에 따라 조회하고자 하는 데이터가 서로 다른 경우가 발생하는 문제로 기존 시스템들은 이를 반영하기가 힘들다.
	제조공장의 대다수 장비들은 어떤 추세에 있는가?	제조공장의 대다수 장비들은 기존의 수동 설비에서 자동화 시스템이 접목된 설비로 전환되는 추세에 있다. 최근 자동화 시스템은 네트워크 기능을 포함하여 예전의 설비 환경에 비하여 공정정보시스템 구축이 용이한 환경을 제공한다.

참고문헌 (10)

이경수, 제조공정의 MES 시스템 설계 및 구축, 공학석사학위논문, 전남대학교, 2005.
송화섭, 정현락, 정승호, "MES 구축 방안 검토 및 대표 사례 연구", SAMSUNG SDS Consulting Review, No.1, 2007
차석근, 2009년 MES 기술동향과 전망, 월간 자동제어계측 2009년 1월호
김주완, 중소업의 효과적인 생산정보화시스템(MES) 구축 방안에 관한 연구, 경영학석사학위논문, 금오공과대학교, 2006.
이우상, 제조실행시스템(MES) 구축 및 확산에 관한 사례연구 : 종합전자부품 제조업 중심으로, 경영학석사학위논문, 서울시립대학교, 2008.
조중현, 배병곤, 양광모, 유충열, 강경식, "MES 시스템을 이용한 생산 및 출하 신뢰성 향상에 관한 연구", 대한안전경영과학회지 제9권 제2호 (2007년 4월) pp.113-122

원문보기 상세보기
전형철, 제조실행시스템(MES) 지원을 위한 통합 PLC 통신 프레임워크 설계 및 구현, 공학석사학위논문, 울산대학교, 2009.
조성호, 창태우, 신기태, 나홍범, 박진우 "실시간 정보획득을 통한 제조공정의 지속적인 개선 방안 연구", 한국산업정보과학회논문지, Vol.14, No.4 (2009년) pp.75-90

원문보기 상세보기
유성열, 이강배. "델파이방법을 이용한 비즈니스 프로세스 관리 시스템의 기능 평가에 관한 연구", 한국산업정보학회논문지, Vol.10, No.4(2005년) 40-53.

원문보기 상세보기
MESA International : 국제 MES 협회 (http://www.mesa.org)

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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